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东华大学开发新型吸波复合材料，吸波材料能在哪些领域发挥作用？

文章来源：贤集网更新时间：2023-07-31 15:22:29

近日，东华大学纺织学院许福军教授团队在吸波复合材料领域取得新进展。

碳纳米管/环氧泡沫吸波复合材料

雷达吸波材料(RAM)可以将入射电磁能量转化为欧姆损耗，实现雷达隐身，已在许多先进飞机上得到应用。理想的RAM应具有吸收带宽、重量轻、机械强度好的特点。三维机织间隔复合材料(3DWSC)具有多维性和可嵌入性的特点，是作为高性能电磁波吸收材料的理想设计平台。

以碳纳米管作为材料介电性能调控因子，制备介电性能可调控的碳纳米管/环氧树脂泡沫，并以三维机织间隔织物作为骨架，开发兼具承载能力的三维机织间隔织物增强碳纳米管/环氧泡沫复合材料。该复合材料力学性能优异，在30J能量的冲击下仍保持完整结构。

不同含量的碳纳米管掺杂到环氧树脂发泡体系当中制备碳纳米管/环氧树脂泡沫，其介电常数和介电损耗随着碳纳米管填料含量增加近乎线性增长，可实现对其介电性能的定量调控。

在30J冲击能量下，以碳纳米管/环氧泡沫制备的吸波复合材料的吸收能量为26.83J。与普通的三维机织间隔复合材料相比，吸收的能量提高了85.0%，并能够保持完整结构而不出现明显破坏。

根据Dallenbach吸波原理，开发的吸波复合材料在4-18GHz的频率范围内具有5.5GHz的有效吸收带宽(RL<-10dB)，在5.5-18GHz频率范围内，吸收率可达70%以上。相同尺寸的吸波复合材料在10GHz时的雷达散射面积(RCS)仅为碳纤维复合材料的1%。

该成果以“三维编织间隔织物增强碳纳米管/环氧泡沫复合材料复合介电常数建模”（Modulation of complex permittivity of carbon nanotubes/epoxy foam composites reinforced by three-dimensional woven spacer fabric）为题，发表于《复合材料结构》（Composite Structure）杂志。

吸波材料有什么用？

吸波材料定义、作用

吸波材料是指可吸收、衰减空间入射的电磁波能量，并减少或消除反射的电磁波的一类功能材料，一般由基体材料和损耗介质复合而成。通过小的极性分子，吸收消耗掉微博的能量。根据电磁波在介质中从低磁导向高磁导方向传播的规律，利用高磁导率铁氧体引导电磁波，通过共振，大量吸收电磁波的辐射能量，再通过耦合把电磁波的能量转变成热能。

电磁波在材料里感应产生电流，电流在材料内部传输受阻而转化为内能。电导率越大，载流子引起的宏观电流越大（电场引起的电流和磁场引起的涡流）有利于电磁能转变为热能。

吸波材料主要以铁氧体为基材的屏蔽膜，它主要功能以吸收耦合电磁波防止电波的叠加，消除智能电子系统内的多余电波，可将吸波材料裁剪成型，并贴复在触摸板背面或排线上抗电磁干扰EMI优化触摸屏的性能。

吸波材料原理

1、吸波材料原理是以磁性微波吸收剂为主体，把电子设备的电磁波以绝缘损耗、磁损耗和阻损耗等方式转换成热能来达到降低电磁辐射的作用，具有高导磁率、可选择频段宽等特点，并可针对特定频段定向开发。

2、吸波材料在10MHz~6GHz范围内具有良好的吸收特性，可避免二次反射造成的电磁干扰或泄漏。产品主要为吸波贴片类型，也可根据客户需求加工成各种形状。吸波材料可用在笔记本电脑、手机、通讯机柜等的电子设备腔体内部。

3、吸波材料对电磁波吸收效果好，吸收频率宽，可根据客户要求频段进行客户化定制产品，厚度薄性价比高，用途及适用范围广泛。

碳纳米管吸波材料简述

碳纳米管作为一维纳米材料，因其特殊的结构、优良的化学稳定性、良好的导电性能、优异的机械性能及纳米材料特有的纳米效应引起了广泛的关注。从电磁波吸收方面来看，碳纳米管由于其导电性和作为一维纳米材料所具有的表面效应、小尺寸效应、量子尺寸效应、宏观量子隧道效应，因而显示出很强的宽带微波吸收性能，已成为新型吸波收材料研究热点之一。碳纳米管是一种电损耗型的吸波材料，大量的研究工作十分关注碳纳米管改性以提高其磁学性质，从而改善其阻抗匹配，提高电磁损耗，并最终达到更好的吸波效果。

吸波材料应用

1、可用在笔记本电脑、手机、通讯机柜等的电子设备腔体内部。

2、可以降低各种电子设备的辐射和噪音。

3、可减少低频间的耦合传导辐射干扰、减少低频回波干扰

4、可降低屏障框内的内部EMI（共振、串扰）。

5、应用到芯片与散热模块之间。

6、应用之EMI/RFI：EMI（Electro MagneTIc Interference）：直译是电磁干扰。电磁干扰三要素：干扰源、干扰传播途径以及敏感设备。扰源是指产生电磁干扰的电子设备或系统，干扰传播途径包括线缆，空间等，敏感设备是指易受电磁干扰影响的电子设备或系统。发射频率干扰（RF Interference）：射频是一种高频交流电，也就是通常所说的电磁波。射频干扰就是电磁波所带来的干扰。如果两个频率相差不多的电磁波会同时被接收机接收造成干扰。在离发出台近的地方会有谐波干扰。干扰其他的接收设备。在相同频率的电磁波可干扰电台。

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